Конвертерный процесс с комбинированным дутьем

Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Комаров С.В.

Металлургия, 1991 г.

1.2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНВЕРТЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ С КОМБИНИРОВАВШИ ДУТЬЕМ

Одним из основных преимуществ процесса с верхней продувкой является возможность регулирования шлакообразования за счет изменения режима верхней продувки. Реакционная зона фактически находится в газо-шлако-металлической эмульсии. Это позволяет выплавлять стали с различным содержанием углерода и переплавлять шихту с довольно значительной долей лома. Вместе с тем, верхняя продувка имеет ряд недостатков: слабое перемешивание металлической ванны струей кислорода, особенно в нижней ее части, что обусловливает неполноту и пониженную скорость реакций между металлом и шлаком, поэтому реакции удаления примесей, особенно фосфора и серы, обычно далеки от равновесных условий; чрезмерная окисленность металла и шлака при выплавке низкоуглеродистых сталей; большая вероятность выбросов металла и шлака из конвертера. Преимущества процессов с донной продувкой заключаются в интенсивном перемешивании металлической ванны не только пузырьками монооксида углерода, но и струями вдуваемого через днище газа, что обеспечивает большую полноту и ускорение реакций окисления и удаления примесей; возможности более глубокого обезуглероживания металла; интенсификации процесса плавки; уменьшении количества выбросов.

К недостаткам донных процессов относятся худшие условия шлакообразования; снижение доли перерабатываемого в конвертере дома; повышенное содержание водорода в металле при использовании углеводородов в качестве защитной среды в донных фурмах вследствие чего возникает необходимость дополнительной кратковременной продувки инертными газами или азотом; затруднения с удалением фосфора при выплавке высокоуглеродистых сталей; более сложная технология плавки и низкая стойкость днища.

Результаты первых исследований показали, что комбинированное дутье способствует более полному рафинированию металла от примесей за счет лучших Гидродинамических условий плавки, позволяет в определенных условиях увеличить долю лома в шихте и обеспечивает более спокойный ход плавки. К настоящему времени в мире разработано и внедрено в сталеплавильное производство более 30 вариантов комбинированной продувки; некоторые варианты схематично представлены на рис.3. На этом же рисунке указаны LD-процесс с верхней продувкой, его модификация LD-ACс подачей порошковой извести, а также донные процессы GBM,Q-60P    , LWSCI4J. В настоящее время в мире существует 160 конвертеров с комбинированной продувкой (из них 59 - в Японии и 15 - в СССР).

Комбинированные процессы целесообразно классифицировать по типу применяемого донного дутья, способа его подачи, возможности вдувания порошкообразных флюсующих и углероде содержащих материалов. Если исходить из этих принципов, то комбинированные процессы можно подразделить на три группы .

1. Процессы, предусматривающие наряду с верхней кислородной продувкой вдувание через днище нейтрального газа

2. Процессы, предусматривающие наряду с верхней кислородной продувкой подачу через донные фурмы кислорода вместе с защитным реагентом

3. Процессы, предусматривающие наряду с верхним и донным дутьем введение в конвертер дополнительных источников тепла, главным образом, в виде порошкообразных углеродсодержащих материалов

1.3. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ С ДОННОЙ ПРОДУВКОЙ ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ

Применение донной продувки инертным газом способствует интенсивному перемешиванию металлической ванны и соответственно приближает к равновесию реакции между металлом и шлаком. Инертный газ можно вдувать не только во время верхней продувки кислородом, но и после ее окончания. Продувка инертным газом после прекращения верхнего кислородного дутья фактически представляет собой операцию, подобную внепечному рафинированию инертным газом, которую обычно проводят вне металлургического агрегата.

Вдувание инертного газа в этой группе процессов осуществляется или через огнеупорные пористые блоки или через одиночные фурмы. Продувка через пористые блоки с так называемыми минифурмами имеет то преимущество, что она может сыть осуществлена в любое время плавки. Продувку через одиночные фурмы необходимо производить в течение всего периода плавки.